Găurile de vierme sunt o caracteristică răspândită în science fiction, prin intermediul cărora navele spațiale pot realiza o călătorie mai rapidă ca lumina şi se pot deplasa instantaneu de la un punct din spaţiu-timp în altul.
Şi, în timp ce teoria generală a relativități interzice existenţa “găurilor de vierme traversabile”, cercetările recente au arătat că acestea sunt de fapt posibile în domeniul fizicii cuantice.
Singurele dezavantaje sunt că, de fapt, ar lua mai mult timp pentru a traversa prin ele, decât prin spațiul obișnuit şi/sau, probabil, vor fi microscopice.
Într-un nou studiu realizat de o pereche de oameni de ştiinţă de la Ivy League, existenţa fizicii dincolo de Modelul Standard ar putea însemna că există găuri de vierme ce nu sunt doar suficient de mari pentru a putea fi traversate, dar sunt şi în întregime sigure pentru călătorii umani ce doresc să ajungă din punctul A în punctul B.
Vedeţi şi: Găurile de vierme ar putea arunca umbre ciudate care pot fi observate cu telescopul
Studiul, intitulat „Găuri de vierme traversabile de oameni („Humanly traversable wormholes)”, a fost condus de Juan Maldacena (profesor de fizică teoretică de la catedra Carl P. Feinberg la Institutul de Studii Avansate) şi Alexey Milekhin, student absolvent de astrofizică la Universitatea Princeton.
Ambii au scris pe larg despre subiectul găurilor de vierme în trecut şi despre modul în care acestea ar putea servi ca mijloc pentru a călători în siguranță prin spațiu.
Teoria cu privire la găurile de vierme a apărut la începutul secolului al XX-lea ca răspuns la Teoria generală a relativități lui Einstein.
Primul care a postulat existenţa lor a fost Karl Schwarzschild, un fizician şi astronom german ale cărui soluții la ecuația de câmp a lui Einstein (metrica Schwarzschild) au pus prima bază teoretică pentru existenţa găurilor negre.
Vedeţi şi: 10 lucruri care trebuie să le ştiţi despre găurile negre
O consecință a metricii Schwarzschild a fost ceea ce el ea supranumit “găuri negre eterne”, ce în esență erau conexiuni între diferite puncte din spaţiu-timp.
Cu toate acestea, aceste găuri de vierme Schwarzschild (cunoscute şi ca podurile Einstein-Rosen) erau instabile, deoarece ele s-ar fi prăbuși înainte ca ceva să treacă de la un capăt la altul prin ele.
După cum au explicat Maldacena şi Miekhin pentru Universe Today într-un email, găurile de vierme traversabile necesită circumstanțe speciale pentru a exista.
Aceasta include existenţa energiei negative, ce nu este permisă în fizica clasică — dar e posibilă în domeniul fizicii cuantice.
Vedeţi şi: Realitatea obiectivă nu există, arată experimentele cuantice
Un bun exemplu în acest sens, susţin ei, este efectul Casimir, unde câmpurile cuantice produc energie negativă în timp ce se se propagă de-a lungul unui cerc închis:
“Cu toate acestea, acest efect este de obicei mic, deoarece este cuantic.
În lucrarea noastră anterioară [“Găuri de vierme traversabile în patru dimensiuni” (en)] noi am realizat că acest efect poate deveni considerabil în cazul găurilor negre cu sarcină magnetică mare.
Noua idee a fost să folosim proprietăți speciale ale fermionilor (particule precum electronii, dar cu masa zero) încărcați fără masă.
Pentru o gaură neagră încărcată magnetic ei se mişcă de-a lungul liniilor câmpului magnetic (în mod similar cu acela în care particulele încărcate ale vântului solar creează aurorele în apropierea regiunilor polare ale Pământului).”
Faptul că aceste particule pot călători în cerc intrând într-un loc şi ieșind de unde au început în spațiul plat înconjurător, implică faptul că “energia vidului” este modificată şi poate fi negativă.
Prezenţa acestei energii negative poate susține existenţa unei găuri de vierme stabile, o punte între punctele din spaţiu-timp ce nu se va prăbușii până ceva nu va avea șansa să o traverseze.
Astfel de găuri de vierme sunt posibile pe baza materiei ce face parte din Modelul Standard a fizicii particulelor.
Singura problemă este că aceste găuri de vierme ar trebui să aibă dimensiuni microscopice şi ar exista doar pe distanțe foarte mici.
Pentru călătoriile umane, găurile de vierme ar trebui să fie mari, ceea ce necesită utilizarea fizicii dincolo de Modelul Standard.
Pentru Maldacena şi Milekhin, aici intră în joc modelul Randall-Sundrum II (cunoscut şi ca, Teoria geometriei deformate în 5 dimensiuni).
Denumit în cinstea fizicienilor teoretici Lisa Randall şi Raman Sundrum, acest model descrie Universul în termeni de cinci dimensiuni şi a fost iniţial propus pentru a rezolva o problemă de ierarhie în fizica particulelor.
“Modelul Randall-Sundrum II s-a bazat pe realizarea că acest spaţiu-timp în cinci dimensiuni ar putea descrie şi fizica la energii mai mici decât cele pe care le examinăm de obicei, dar care ar fi scăpat de detectare deoarece se cuplează cu materia noastră doar prin gravitaţie.
De fapt, fizica sa este similară cu adăugarea la fizica cunoscută a multor câmpuri fără masă ce interacționează.
Şi din acest motiv poate da naștere energiei negative necesare”.
Din exterior, Maldacena şi Milekhin au ajuns la concluzia că, aceste găuri de vierme ar semănă cu găurile negre medii încărcate ce ar genera forţe mareice similare, de care navele spațiale ar trebui să-şi facă griji.
Pentru a trece peste asta, susțin ei, potențialul călător ar avea nevoie de un factor de impuls foarte mare în timp ce trece prin centrul găurii de vierme.
Presupunând că aceasta poate fi realizat, rămâne întrebarea dacă aceste găuri de vierme ar putea acționa sau nu ca o scurtătură între două puncte din spaţiu-timp?
După cum s-a menționat, cercetările anterioare efectuate de Daniel Jafferis de la Universitatea din Harvard (care, de asemenea, a luat în vedere lucrarea lui Einstein şi Nathan Rosen) au arătat că, deşi e posibil, călătoriile prin găurile de vierme stabile ar lua, de fapt, mai mult timp decât să traversezi spațiul normal.
Totuși, conform lucrărilor lui Maldacena şi Milekhin, călătoriile prin găurile lor de vierme, din perspectiva călătorului, vor fi instantanee.
Din perspectiva celui din exterior, timpul călătoriei va fi mult mai mare, ceea ce este în concordanță cu relativitatea generală — în cazul în care, cineva călătorește cu o viteză aproape de cea a luminii el va experimenta dilatarea timpului, adică timpul va încetini.
Vedeţi şi: Primul test de succes a relativității generale a lui Einstein lângă o gaură neagră
După cum au spus Maldacena şi Milekhin:
“Astronauților ce trec prin gaura de vierme, le va lua doar o secundă pentru a călători 10 000 de ani-lumină.
Observatorul, ce nu va trece prin gaura de vierme şi va rămâne la exterior, îi va vedea călătorind mai mult de 10 000 de ani.
Şi tot aceasta fără combustibil, deoarece gravitația accelerează şi decelerează nava spațială”.
Un alt bonus este că parcurgerea acestor găuri de vierme ar putea fi realizată fără utilizarea combustibilului, deoarece însăși forţa gravitațională a găurii de vierme ar accelera şi decelera nava spaţială.
Într-un scenariu de explorare spaţială, un pilot ar trebui să navigheze forțele mareice ale găurii de vierme pentru a-şi poziționa nava spațială corect, şi apoi să lase natura să facă restul.
O secundă mai târziu, ei vor apărea în cealaltă parte a galaxiei!
Vedeţi şi: Pentru prima dată oamenii de ştiinţă au descoperit oxigen respirabil într-o altă galaxie
Deşi acest lucru ar putea părea încurajator pentru cei care consideră că găurile de vierme ar putea odată servi drept mijloc de călătorie spațială, lucrarea lui Maldacena şi Milekhin prezintă şi unele dezavantaje semnificative.
În primul rând, ei subliniază că găurile de vierme traversabile ar trebui să fie proiectate folosind masă negativă, deoarece nu există nici un mecanism plauzibil pentru formarea lor naturală.
Deşi acest lucru este posibil (cel puţin teoretic), configurațiile spaţiu-timp necesare ar trebui să fie prezente în prealabil.
Chiar şi aşa, masa şi dimensiunea implicată sunt atât de mari încât sarcina ar depăşi orice tehnologie practică pe care o putem prevedea.
În al doilea rând, aceste găuri de vierme ar fi sigure numai dacă spaţiul ar fi rece şi plat, ceea ce nu este cazul dincolo de modelul Randall Sundrum II.
Pe lângă toate acestea, orice obiect ce intră în gaura de vierme va fi accelerat, şi până şi prezenţa unei radiații cosmice atotpătrunzătoare va fi un pericol însemnat.
Cu toate acestea, Maldacena şi Milekhin subliniază că, studiul lor a fost realizat cu scopul de a arăta că pot exista găuri de vierme traversabile ca urmare a “interacțiunii subtile dintre relativitatea generală şi fizica cuantică”.
Mai pe scurt, găurile de vierme nu vor deveni probabil o modalitate practică de a călători prin spațiu — cel puţin în una ce ar putea fi previzibilă.
Chiar şi aşa, cunoscând faptul că un element major din ficțiunea științifică nu depășește domeniul posibilităților, este fără îndoială încurajator!
Lasă un răspuns